Η αγία Αικατερίνη εικονίζεται ολόσωμη, στραμμένη κατά τα τρία τέταρτα προς τα αριστερά, με τα χέρια απλωμένα σε δέηση. Φορεί αυτοκρατορική ενδυμασία, που παραπέμπει στην αριστοκρατική καταγωγή της. Η τοιχογραφία προέρχεται από το κτιστό τέμπλο του βόρειου παρεκκλησίου της Σπηλιάς Πεντέλης Αττικής, που ήταν αφιερωμένο στον άγιο Νικόλαο. Η περιορισμένη κίνηση και η συνεσταλμένη στάση, η σοβαρότητα, η ήρεμη έκφραση και η αδιόρατη μελαγχολία της ευγενικής φυσιογνωμίας θυμίζουν λατρευτικές εικόνες και συνάδουν με τον αφιερωματικό ρόλο του πορτρέτου, υπογραμμίζοντας τον εσχατολογικό χαρακτήρα της διακόσμησης αυτού του ταφικού παρεκκλησίου. Το συγκεκριμένο έργο, που παραπέμπει στην τέχνη των φορητών εικόνων, αντιπροσωπεύει μια συντηρητική ζωγραφική τάση, που χαρακτηρίζεται από την επιβίωση εικονογραφικών και τεχνοτροπικών στοιχείων της κομνήνειας παράδοσης και απηχεί αισθητικές αντιλήψεις του 12ου αιώνα. Η παράσταση θεωρείται σύγχρονη με τις τοιχογραφίες του τρούλου του παρεκκλησίου, που χρονολογούνται με επιγραφή στα 1233/1234.